一种互穿网络结构全氟离子交换膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种网络结构的全氟离子交换膜及其制备方法。它采用极性有机溶剂将一种氢型全氟磺酸离子交换树脂与另一种盐型全氟磺酸离子交换树脂溶解；使用流延法在平滑的固体表面流延；然后在加热条件下成膜，所述氢型全氟磺酸离子交换树脂与盐型全氟磺酸离子交换树脂分子链形成高分子互穿网络结构的离子交换膜。本制膜方法能够得到交换性能良好的均质离子交换膜材料，克服现有熔融模压过程无法制备均质交联离子交换膜的缺点，具有工艺过程简单，易于工业放大等优点。

主权项

1.一种互穿网络结构的离子交换膜，其特征在于：是由氢型全氟磺酸离子交换树脂分子与另一种盐型全氟磺酸离子交换树脂分子组成互穿网络结构；所述的氢型全氟磺酸型离子交换树脂的化学结构如结构式1所示：结构式1其中x、y、z分别为1～10000的整数；且x/(x+y+z)＝45％～85％，y/(x+y+z)＝10％～45％，z/(x+y+z)＝0.01％～10％，均为摩尔比；其中，m为0、1或2，n为1-6的整数；Rf为-F、-CF₃、-CF₂CF₃、-CF₂CF₂CF₃或-CF(CF₃)₂；X为H⁺或Na⁺；根据m、n取值及结构中单体比例的不同，所形成的全氟磺酸离子交换树脂为干树脂，数均分子量为6万到30万，交换容量在0.8-2.6mmol/g；所述的盐型全氟磺酸型离子交换树脂的化学结构如结构式2、结构式3、结构式4所示：结构式2M与M′选自Ce，Mn，La，Zn，W，Ti，V，Cr，Fe，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ta，Re，Tr，Pt；其中a、b为自然数，c、d为不小于零的整数，c+d≠0；(a+b)/(a+b+c+d)＝0.5-0.92；(c+d)/(a+b+c+d)＝0.08-0.5；式中n、m表示金属离子的价态；若树脂侧基的磺酸盐转成氢型后，其整体的交换容量为0.8-2.63mmol/g；结构式3M与M′选自Ce，Mn，La，Zn，W，Ti，V，Cr，Fe，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ta，Re，Tr，Pt；其中a、b为自然数，c、d为不小于零的整数，c+d≠0；(a+b)/(a+b+c+d)＝0.5-0.92；(c+d)/(a+b+c+d)＝0.08-0.5；式中n、m表示金属离子的价态；若树脂侧基的磺酸盐转成氢型后，其整体的交换容量为0.8-2.62mmol/g；结构式4M与M′选自Ce，Mn，La，Zn，W，Ti，V，Cr，Fe，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ta，Re，Tr，Pt；其中a、b为自然数，c、d为不小于零的整数，c+d≠0；(a+b)/(a+b+c+d)＝0.5-0.92；(c+d)/(a+b+c+d)＝0.08-0.5；式中n、m表示金属离子的价态；若树脂侧基的磺酸盐转成氢型后，其整体的交换容量为0.8-2.32mmol/g；所述的盐型全氟磺酸型离子交换树脂为干树脂，数均分子量为6万到30万；所述的盐型全氟磺酸型离子交换树脂是结构式2、结构式3或结构式4所示树脂中的一种或几种的混合物。